自适应光网络方案，打造简单高效、灵活开放的OTN传送网

  ICC讯 5G移动互联网时代，对光传送网承载能力提出了更高的要求：更大带宽、更长距离、更灵活的业务类型、更高质量的低时延、更多颗粒度的灵活调度等。与之对应，光网络设备和管理系统也逐步演进，走向可编程、开放化、SDN化、自动化和智能化。

  实现OTN网络自动化智能化必须要考虑传输光层的物理限制。这体现在：一方面，网络开通要综合考虑业务逻辑和物理参数，除了保证业务路由通达，还要保证光路指标(如OSNR)满足，尽可能实现大带宽、远传输、高频谱利用率以减少中继和成本;另一方面，网络运行中环境变化和光纤器件自然老化会导致线路质量逐步劣化，进而影响到业务质量，这要求在网络维护中要能够考虑这些因素并进行自动化优化调整。

  光层物理限制是实现OTN网络自动化智能化的难点之一。中兴通讯深入理解和研究光传输层限制，推出了OTN自适应光网络方案。

  自适应光网络简介

  自适应光网络具备超100G码型速率自动调整(SDO)、光功率自动调整(APO)、光损伤补偿、灵活栅格(Flexgrid)调整、分片整形(WSS)等能力;并具备AI能力，基于大数据学习模型，可智能化控制可编程光网络行为，实现网络自适应运维。

  软件定义光器件智能化

  OTN超100G网络，根据不同的应用场景(带宽、距离、传输质量)要求，可以选择不同的调制方式和码型。中兴通讯自适应光网络具备智能化SDO(软件定义光器件)功能，实时感知网络业务状态和传输质量，智能化算法自动选择合适的速率、调制码型，实现100Gbps~800Gbps速率灵活可调、调制格式(PM-QPSK/PM-8/16/64/256QAM等)灵活可设，也可对固定速率和固定调制格式的业务信号进行细微的优化和调整，从而平衡传输距离和频谱带宽，达到传输带宽和现网应用需求的最佳匹配。

  当传输距离较长/业务路径劣化/客户侧流量变化，可及时根据现网情况做出最佳的调整：改变速率、调制格式，或者适当整形，提升传输能力。客户投资一块板卡即可得到多种解决方案，网络适应能力更强，从而减少客户的网络设计难度和日常运维难度，降低网络CAPEX和OPEX。

  光功率自动均衡智能化

  网络运行过程中，因为环境、人为和光纤器件自然老化导致的功率参数变化，会影响到业务质量。中兴通讯自适应光网络具备智能化APO(自动光功率均衡)功能，可实时感知网络光功率的状态和变化趋势，在网络部署、业务调度、故障恢复、网络调整、网络优化、长期运行维护场景下，当光功率参数劣化，在业务受损之前通过自适应的智能控制，均衡复用段/通道层功率，获得较好的OSNR，最大限度减少网络变化对业务的影响。

  自适应光网络架构

  中兴通讯自适应光网络，由可编程光网络基础设施以及智能化大脑控制层组成(见图1)。

图1 自适应光网络架构

  可编程自适应光网络基础设施内置在OTN设备(ZXONE 19700/9700、ZXMP M721)中;智能化大脑控制层内置在管控系统ZENIC ONE中，两者之间通过NETCONF接口通信，协同完成自适应光网络的智能化控制。

  自适应光系统功能组件是采集器，感知物理网络变化，采集物理光参数上报给管控系统，供管控系统作分析和决策;同时光系统功能组件也是自动化执行器，接受来自管控系统的控制指令，实现网络自适应调整。

  自适应管控系统组件具备AI功能，基于大数据学习生成自动化网络模型。日常运维中，管控系统组件接收光系统功能组件上报的光参数并进行分析，基于用户特定策略，匹配学习模型、调用智能化算法来进行网络控制，包括路由调度、功率调整、调制方式调整、速率变更等，实现光网络自适应调整。

  光网络自适应场景

  通过光层自适应网络的“自动优化”“按需调制”，可以显著提高光系统频谱利用效率，获得较好的系统性能，提供更多更灵活的可用路径资源集合，最大化承载能力和业务恢复能力，大大提高OTN网络的智能化水平。

  码型不变、速率不变

  针对新建光层业务或者已有光层业务的光性能优化，不变速率、不变频谱间隔、不变调制方式的场景。自适应光网络通过智能算法、自动调整光功率，来获得更好的OSNR性能以及穿通WSS级数。当自适应光网络预测到光层业务性能劣化趋势时：

  优先不改变业务路由，光层路径光功率自动调整，来补偿劣化，快速恢复业务质量。

  当性能劣化太严重、自动调整光功率无法达成目的时，可将当前业务调整到其他较好光性能指标的物理路由，并执行自动光功率优化。

  码型可变、速率不变

  针对新建光层业务或者已有光层业务的长距路由恢复的场景。自适应光网络根据具体网络的组网路由、光纤情况，通过AI学习模型和智能算法选择策略，改变调制格式或者采用混合调制来实现更好的传输距离和性能。

  比如将原有的2×200G/16-QAM调整为 2×200G/8-QAM，这样可以传输更远的距离，减少了电中继成本和复杂性。

  码型可变、速率可变

  适用于OTN承载DCI互联等码型可变、速率可变场景。针对数据中心间周期性的流量变化，自适应光网络可根据流量的变化趋势，智能动态调整承载速率和码型，以获取较高频谱效率，降低能耗。

  速率从低向高调整，功耗等指标有所上升，适用于短时带宽增大要求;速率从高向低调整，适用于业务量不大的情况，通过降低光层线路侧速率，获得更低的功耗性能。比如，按照400G/16QAM→100G/QPSK场景，线路侧速率由400Gbps降低到100Gbps，其单载波功耗可以从80W下降到55W，相当于功耗下降了31%。

  大道至简。中兴通讯基于可编程光网络，结合管控智能算法，达成光网络自适应，在部署开通、网络调整、维护保障过程中，智能化选择和优化光网络参数，逐步替代人工操作，为客户打造简单高效、灵活开放的OTN传送网，帮助客户不断降低运营成本，不断提升用户体验，更好地服务客户。